www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Dispersia Rayleigh și dispersia Mie

Rayleigh-
Regiune
Mie- Regiune
regiunea
optică
A
B

Figura 1: dispersia Rayleigh- și Mie- și regiunea optică

Rayleigh-
Regiune
Mie- Regiune
regiunea
optică
A
B

Figura 1: dispersia Rayleigh- și Mie- și regiunea optică

Dispersia Rayleigh și dispersia Mie

Figura 1 prezintă diferitele regiuni aplicabile la calcularea secțiunii transversale radar a unei sfere. Regulile regiunii optice se aplică atunci când (2π·r/λ);>10. În această regiune, secțiunea transversală radar a unei sfere este independentă de frecvență. Suprafața reflectantă a sferei este aici egală cu suprafața unui cerc cu raza sferei

σ = π·r2

(1)

Ecuația secțiunii transversale radar cedează în primul rând din cauza undelor târâtoare în zona în care 2π · r. Cea mai mare perturbație pozitivă a secțiunii transversale radar (punctul A) ar fi de 4 ori mai mare decât secțiunea transversală radar calculată cu ajutorul formulei regiunii optice. Abia puțin apare un minim (punctul B) și secțiunea transversală radar reală ar fi de 0,26 ori mai mare decât valoarea calculată cu ajutorul formulei regiunii optice. Această zonă este cunoscută sub numele de „regiune Mie” sau „regiune de rezonanță”..

Dacă am folosi o sferă cu diametrul de un metru, perturbațiile ar avea loc la 95 MHz, astfel încât orice frecvență peste 950 MHz ar da rezultate previzibile.

Dimensiunea zonei de reflexie sferică este mai mică decât lungimea de undă în zona de „Rayleigh-Scattering”. Secțiunea transversală radar se calculează formula

σ = π·r2 · 7,11 · (2π·r/ λ)4

(2)

aici. „Rayleigh-Scattering” este un caz tipic de aplicare pentru radarul meteorologic.

Aproximativ acest lucru este mai mic L-Band încă ia în considerare împrăștierea Mie la apărarea aeriană și la seturile radar de control al traficului aerian. Există condiții predominant optice la frecvențe de peste 1 GHz.

Derivare calitativă

Figura 2: Întârzierea în timp a undei circulante față de unda reflectată direct.

Figura 2: Întârzierea în timp a undei circulante față de unda reflectată direct.

Componentele de energie prezente în interferență sunt, pe de o parte, energia reflectată direct în centrul sferei, care, totuși, este supusă unui salt de fază de 180° în timpul reflexiei. Cea de-a doua parte rezultă dintr-o undă târâtoare, care este generată de o difracție continuă la suprafața sferei. Această undă târâtoare trebuie să facă un ocol în funcție de diametrul sferei. Ambele componente se suprapun în fază în maximele locale ale diagramei din figura 1 și în opoziție de fază în minimele locale.

Dacă se presupune, pentru simplificare, că unda circulantă se deplasează direct pe suprafața sferei, ocolul poate fi calculat, conform figurii 2, din suma diametrului și a jumătății circumferinței cercului (secțiunea sferică). Astfel, primul minim apare cel mai devreme atunci când ocolul este egal cu jumătate din lungimea de undă, iar defazajul datorat întârzierii în timp a ocolului (ca și saltul de fază în reflexie) este, de asemenea, de 180°. Toate celelalte maxime și minime locale apar la o dimensiune a deviației egală cu multiplul par și impar al jumătății lungimii de undă.

Deoarece există o distanță mică între suprafața sferei și traiectoria undei circulante, se poate utiliza aproximația 2πr în loc de (2+π)r.

De exemplu, radarele VHF rusești învechite funcționau pe frecvențe cuprinse între 145 și 175 MHz, ceea ce corespunde unei lungimi de undă de 1,7 până la 2,1  metri. Pentru dimensiunile geometrice ale unui avion de vânătoare (aproximativ 2,5 până la 4 m de circumferință a fuselajului), aceasta corespunde unei poziții în diagrama prezentată în jurul celui de-al doilea maxim (deasupra literei B).